Trong sự xuất hiện những bệnh của đĩa đệm, không phải chỉ đơn thuần do bản thân đĩa đệm mà còn cả những bộ phận liên quan. Chức năng của khoang gian sống cũng đóng vai trò quyết định. Ở đây, về mặt giải phẫu của đĩa đệm chúng tôi sẽ không mô tả tỉ mỉ nhiều chi tiết của từng đoạn khoang gian đốt sống mà chỉ nêu lên những đặc điểm cần thiết có liên quan.
1. Đoạn vận động
Đoạn vận động đã được Junghanns và Schmori mô tả năm 1968 được coi như là một đơn vị cấu trúc và chức năng của cột sống. Những thành phần cơ bản của đoạn vận động là khoang gian đốt sống cùng với nhân nhầy, vòng sợi và mâm sụn. Đoạn vận động của cột sống còn bao gồm cả nửa phần thân đốt sống lân cận, dây chằng trước và dây chằng sau, dây chằng vàng, khớp đốt sống và tất cả phần mềm, những bộ phận ở cùng đoạn cột sống tương ứng của ống sống, lỗ liên đốt cũng như những khe khớp giữa những mỏm gai và mỏm ngang của đốt sống.
Cột sống của người thường có 24 đoạn vận động, trong đó có đoạn cao nhất là giữa đốt 1 và đốt 2, đốt 1 và hộp sọ lại không có đĩa đệm. Tên của đĩa đệm được gọi theo tên của những đốt sống lân cận.
Bình thường, cột sống có 23 đĩa đệm trong đó có 5 đĩa đệm cổ, 11 đĩa đệm lưng (ngực), 4 đĩa đệm thắt lưng và 3 đĩa đệm chuyển đoạn là: đĩa đệm cổ – lưng, lưng – thắt lưng và đĩa đệm thắt lưng – cùng. Khoang gian đốt dưới cùng còn được gọi là đĩa đệm trước cùng (disque presacrale). Ở người trưởng thành, những khoang gian sống đã chiếm tới 1/4 chiều cao cột sống. Chiều cao của đĩa đệm tăng dần từ đoạn cổ đến đoạn cùng và tương ứng với những đoạn cong sinh lý, ở mặt phẳng dọc có cấu trúc kiểu hình thang. Đoạn vồng của ưỡn cột sống cổ và ưỡn cột sống thắt lưng phụ thuộc vào chiều dày phần bụng của đĩa đệm, còn gù lưng thì lại phụ thuộc vào hình thể của đốt sống.
2. Đĩa đệm
Đây là phần cấu trúc không xương nằm trong khoang gian sống, bao gồm: mâm sụn, vòng sợi và nhân nhầy. Do đó, đường kính trước sau và đường kính ngang của đĩa đệm cũng giống như các đường kính đó của thân đốt sống tương ứng.
Mỗi đĩa đệm có hình giống như một lăng kính lồi hai mặt nên có mặt trên, mặt dưới và chu vi. Áp sát với mặt xương của thân đốt sống là lớp sụn calci hoá, tiếp đến là lớp sụn trong, sau đến lớp các vòng sợi đồng tâm đan chéo nhau, ở giữa các lớp vòng sợi này có một nhân nhầy.
Mặt trên và mặt dưới của đĩa đệm thì phẳng hoặc hơi phồng lên, vừa khớp với mặt đốt sống và dính chặt với những mặt khớp đó. Trong khi đó, chu vi của đĩa đệm lại được tương đối tự do ở hai bên cột sống cũng như ở ống sống. Phía trước và phía sau, chu vi này tiếp xúc và cố định với dây chằng cột sống trước và sau. Chiều cao đĩa đệm (chiều dày) thay đổi theo từng đoạn cột sống, nói chung tăng dần từ trên xuống dưới.
Trung bình, chiều cao đĩa đệm ở đoạn cổ là 3mm, lưng là 5mm và thắt lưng là 9mm. Song chiều cao đĩa đệm không phải đều nhau ở các điểm: ở đoạn cổ và thắt lưng, chiều cao đĩa đệm ở phần trước hơi dày hơn phần sau và điển hình nhất là ở đĩa đệm thắt lưng – cùng, nên đường cong sinh lý ưỡn ra trước, trái lại, ở vùng lưng đoạn cột sống ngực thì phần sau lại dày hơn phần trước.
So sánh chiều cao của đĩa đệm với chiều cao thân đốt sống thấy: ở vùng đoạn cổ, chiều cao đĩa đệm chiếm 2/5 chiều cao thân đốt, ở đoạn lưng là 1/5 và ở đoạn thắt lưng là 1/3. Như vậy, so với chiều cao thân đốt thì chiều cao đĩa đệm của đoạn cột sống cổ có chiều cao tương đối lớn nhất và của đoạn lưng là nhỏ nhất.
Nói chung, chiều cao của tất cả 23 đĩa đệm cộng lại chỉ chiếm khoảng 1/4 đến 1/5 của chiều cao cột sống (ví dụ: trên một xác đã đo được chiều cao của thân đốt sống là 370mm, chiều cao của đĩa đệm là 136,5mm, chiều cao của cột sống là 506,5mm). Tỷ lệ này thay đổi tùy theo từng đoạn cột sống. Ở cổ các đĩa đệm chiếm 22% chiều dài cột sống cổ, ở lưng 20% và ở thắt lưng là 33%.
- Mâm sụn: là thành phần cấu trúc thuộc về thân đốt. Thành phần gồm tổ chức sụn trong (cartilage hyalin) và tận cùng là toàn bộ hàng rào phát triển ở rìa trong mép xương của thân đốt sống. Theo Schmorl (1932), những mâm sụn gắn chặt với tấm cùng của thân đốt bằng một lớp calci có nhiều lỗ rất nhỏ để giúp cho dinh dưỡng của khoang gian đốt. Khoang tuỷ của thân đốt tiếp nối với mâm sụn thông qua bề mặt thân đốt tiếp nối với mâm sụn thông qua bề mặt thân đốt lỗ chỗ hình sàng gọi là lá sàng (lamina cribrosa). Chính ở đây đã bắt đầu sự vận chuyển một phần lớn những chất liệu chuyển hóa theo kiểu khuếch tán (diffusion).
- Vòng sợi: gồm những sợi sụn (fibre cartilage) rất chắc và đàn hồi, đan ngoặc lấy nhau kiểu xoáy ốc, tạo thành hàng loạt vòng sợi chạy từ thân đốt này đến thân đốt khác. Hình dạng và đường kính của vòng sợi cũng giống như thân đốt sống tương ứng. Ở vùng điểm của vòng sợi có một loại sợi gọi là sợi Sharpey chạy tới những đường diềm xương rồi móc chặt vào đấy. Phần lớn những bó sợi chạy chếch, theo chiều từ phải sang trái và từ trái sang phải.
Độ chếch giảm dần từ ngoài vào trung tâm, đến sát trung tâm thì hướng chạy ngang. Các bó sợi tạo thành nhiều lớp hình trứng. Các bó sợi của một lớp chạy theo cùng một hướng, nhưng lại chéo nhau với hướng của những bó sợi ở lớp bên cạnh cuối cùng thành nhiều lớp chéo nhau.
Các lớp tạo thành vòng ngoài có giới hạn tương đối rõ. Độ nghiêng của các sợi trên mặt phẳng ngang là tương xứng với độ dài của sợi và tương xứng với áp lực đè lên đĩa đệm mà các sợi phải gánh chịu. Giữa các lớp đó có những vách ngăn được gọi là những yếu tố đàn hồi. Như vậy mỗi lớp lại có một vách ngăn.
Ở phía bụng (trước) và hai bên của vòng sợi, số lượng các bó sợi tập trung nhiều hơn và chắc hơn là vùng lưng (sau). Ở phía sau và hai bên, vòng sợi mỏng và chỉ gồm một số ít những bó sợi tương đối mảnh. Như vậy, vòng sợi ở phía trước thường dày hơn ở phía sau nên đây có thể là một yếu tố làm cho nhân nhầy lồi về phía sau nhiều hơn. Thêm vào đó, dây chằng dọc trước chắc và đặc biệt rất rộng ở đoạn thắt lưng. Trên thực tế lâm sàng, trong y văn thế giới cũng như trong các kết quả nghiên cứu của chúng tôi đều khẳng định thể lồi đĩa đệm và thoát vị đĩa đệm ra sau là phổ biến nhất.
- Nhân nhầy: được cấu tạo bởi một lưới liên kết, trong đó có những tế bào tồn tại của cơ quan bào thai tảo thừng lưng (chorda dorsalis). Những tế bào này thường rất phong phú ở bào thai và ở trẻ nhỏ tới 7 – 8 tuổi. Ở nhân nhầy, bên cạnh những tế bào tảo thừng hình túi (nang) lại có những dây (cordon) dạng lưới tổn tại của thời kỳ phát triển bào thai nên nhân nhầy có hình thái bên ngoài của nhân tế bào lưới tảo thừng (chordaretikulum). Những khoang mắt lưới của mạng lưới trong nhân nhầy chứa một chất cơ bản nhây lỏng (Schmorl và Junghanns, 1968). Do đó xuất hiện rất nhiều khoang, phân nhánh rất phong phú, trước tiên chứa một chất dịch lỏng giống như chất hoạt dịch và sau này được chứa đầy tổ chức tế bào nhầy keo. Trên phim chụp đĩa đệm của chúng tôi cũng có thể thấy hình ảnh của những khoang này và khi vỡ nhân nhầy (thoát vị đĩa đệm), từng phần nhân nhầy có thể tách ra theo từng mảng khoang di chuyển rời khỏi vị trí cơ bản của nhân nhầy. Nếu cắt ngang đĩa đệm thì lập tức tổ chức tế bào nhầy keo này phòi lên khỏi mặt cắt. Ở người trẻ, tế bào tổ chức của nhân nhầy kết dính rất chặt với nhau nên người ta chỉ có thể bơm vào đó từ 1 đến 2 phân khối chất lỏng. Nhưng ở người già, tế bào tổ chức đĩa đệm hơi lỏng lẻo, dễ tách khỏi nhau nên để lại những khoang rỗng. Theo Guntz (1958), nhân nhầy thoát được ra khỏi đĩa đệm là do hậu quả tác động của áp lực bên trong, tình trạng trương lực của tế bào tổ chức (turger) và thể hình cầu của nhân nhầy.
- Về vị trí: nhân nhầy không nằm ở chính giữa đĩa đệm. Ở đoạn lưng và thắt lưng, nhân nhầy nằm ở khoảng nối 1/3 giữa với 1/3 sau đĩa đệm. Trái lại, ở đoạn cổ thì lại ở khoảng nối 1⁄3 giữa với 1/3 trước.
Nhân nhầy có hình cầu, giống như cúc áo. Bình thường ở chu vi của nhân nhầy cách mép ngoài của vòng sợi khoảng 3 – 4 mm (ở đoạn thắt lưng), còn hai mặt trên và dưới của nhân nhầy cách mặt trên và dưới hai thân đốt kế cận khoảng từ 1,5 đến 2mm. Nhân nhầy chiếm khoảng 40% bề mặt đĩa đệm cắt ngang.
Khi cơ thể ở tư thế đứng thẳng với trọng tải không nặng thì nhân nhầy ở đúng vị trí của nó như đã xác định, nhưng khi cột sống được vận động (nghiêng, cúi, ưỡn) thì nhân nhầy sẽ chuyển động lệch về phía đối vận (đối diện với chiều vận động) và đồng thời vòng sợi cũng chun giãn.
Thần kinh, mạch máu của đĩa đệm nói chung rất nghèo nàn. Các sợi thần kinh cảm giác phân bố cho đĩa đệm rất ít. Mạch máu nuôi dưỡng đĩa đệm cũng không có bao nhiêu mà chủ yếu thấy ở xung quanh vòng sợi, còn trong nhân nhầy không có mạch máu. Như phần trên đã nói, đĩa đệm được nuôi dưỡng chủ yếu bằng phương pháp khuếch tán (difusion).
Những tĩnh mạch không van ở trong ống sống hình thành một chuỗi nối chạy suốt từ nền sọ tới xương cùng. Tình trạng chứa máu của tĩnh mạch phụ thuộc vào tư thế cơ thể. Ở tư thế ngồi và nằm sấp bụng trên mặt phẳng thì những tĩnh mạch chứa căng máu. Ghazwinian và cộng sự (1974) đã nghiên cứu, đo trong khi mổ thấy rằng tình trạng chứa máu của những tĩnh mạch ngoài màng cứng thắt lưng bị phụ thuộc vào áp lực tĩnh mạch trung tâm. Ở tư thế ngồi xổm thì tình trạng chứa máu và áp lực trung tâm là thấp nhất. Trong phẫu thuật thoát vị đĩa đệm thắt lưng, người ta nhìn thấy những lưới tĩnh mạch màng cứng xẹp lại, chỉ có một số ít chứa đầy máu trông như những dây sợi mà khi cắt phải cũng chảy máu không đáng kể, phần lớn chỉ cần cầm máu trong ống sống bằng điện. Những công trình nghiên cứu của Clemens (1970) đã chứng minh rằng hệ tĩnh mạch sống có tác dụng đối với khu vực như là hệ mạch máu dẫn tháo đi của cung đốt sống, kể cả đối với gai sau và gai ngang nên được coi như những cống tháo đưa máu về bên trong hộp sọ. Những đám rối tĩnh mạch của cột sống được coi như là ngành nối giữa tĩnh mạch chủ trên và chủ dưới. Cùng với hệ tĩnh mạch đơn (azygos), những đám rối tĩnh mạch của cột sống đã tạo thành một hệ tuần hoàn bàng hệ có hiệu nghiệm cho khu vực theo hoạt động sinh lý như trong tất cả trường hợp gây áp lực cao trong lồng ngực, bụng và hố sọ như ho, hắt hơi và đè ép. Bằng những cấu trúc giải phẫu đó, người ta có thể cùng với những cơ chế khác giải thích được quá trình gây đau tăng lên của bệnh lý đĩa đệm.
3. Các dây chằng
- Dây chằng dọc trước: trông như một dải rộng phủ thành trước thân đốt sống và phần bụng (trước) của vòng sợi đĩa đệm. Người ta có thể bóc tách dễ dàng dây chằng này khỏi vòng sợi.
- Dây chằng dọc sau: trái lại, liên kết chặt chẽ với vòng sợi nên rất khó bóc tách không như ở dây chằng dọc trước. Ở phía đầu, dây chằng dọc sau rộng hơn phía dưới, khi chạy tới thân đốt sống thắt lưng thì chỉ còn là một dải nhỏ. Khác với nhiều sách giải phẫu, Stahl (1977) đã nghiên cứu trên nhiều tiêu bản phẫu tích đĩa đệm, xác định rằng dây chằng dọc sau ở đoạn cột sống thắt lưng không hoàn toàn phủ kín giới hạn sau của đĩa đệm, không những thế ở phần sau – bên lại được tự do nên thoát vị đĩa đệm thường xảy ra ở đó nhiều nhất. Phần bên của dây chằng dọc sau ở chiều cao đĩa đệm chạy chếch xuống phía dưới bám vào màng xương của gốc cung thân đốt. Khi những sợi này bị căng ra do đĩa đệm lồi ra thì có thể xuất hiện triệu chứng đau nhưng là đau màng xương.
Quan trọng đối với phẫu thuật đĩa đệm là dây chằng vàng. Dây chằng vàng phủ ở phần sau (phía lưng) của ống sống và bám vào lỗ liên đốt trải căng từ cung đốt sống này đến cung khác. Trong phẫu thuật, dây chằng được bóc tách dễ dàng khỏi cung đốt sống, cho nên trong phẫu thuật cắt bỏ cung sau hoặc nửa cung sau đốt sống (hémilaminectomie) người ta còn tạo thêm một lớp màng cứng bảo vệ.
Chiều dày của dây chằng vàng đã được quan tâm từ lâu. Đã nhiều lần người ta làm cái gọi là phì đại dây chằng vàng trong phẫu thuật tư thế (opérationssitus) đối với những chứng đau mà trước kia thường làm.
Chiều dày của dây chằng vàng tăng dần liên tục từ cột sống cổ tới phía dưới cột sống.
Dây chằng vàng và dây chằng liên gai cùng phối hợp gia cố phần sau (phía lưng) của đoạn vận động cột sống trong động tác cúi gập hoàn toàn về phía trước và tư thế đứng thẳng “nghiêm”.
4. Gân cơ và các phần phụ gân cơ
Cột sống là cái trụ của thân, có thể được ví như một cột buồm được dựng thẳng đứng một cách cân bằng và cử động rất linh động theo các trường vận động nhất định là nhờ một hệ thống các khối cơ lưng và cơ bụng chằng néo xung quanh. Các cơ này phối hợp, hỗ trợ, bù trừ cho nhau để đảm bảo chức năng vận động của cột sống, nhất là ở đoạn cột sống thắt lưng (CSTL). Các cơ, trong đó có gân cơ và các phần phụ gân cơ có vai trò quan trọng trong cơ chế bệnh lý đĩa đệm cột sống, nhất là CSTL.
Gân có chức năng truyền lực căng phát sinh từ cơ tới xương. Về hình thái học, người ta phân biệt đoạn nối cơ – gân, thân gân và vùng bám. Riêng đoạn nối cơ – gân ít hay không có liên quan đến các hội chứng của lao lực (syndrome de surmenage) (Bielenskin, 1990). Một số gân có các phần phụ như: bao hoạt dịch có vai trò cơ học để bảo vệ và dẫn hướng, cũng như để tựa đỡ cho các cầu mạch – thần kinh nối liền chúng với thân gân. Trong một số trường hợp, giữa các gân và khớp hay lõi củ xương lại có các túi thanh mạc để gân trượt được dễ dàng.
Các gân được cấu trúc chủ yếu bằng các bó sợi collagen được sắp xếp theo hướng cơ co và có khoảng 2% sợi đàn hồi. Giữa các bó collagen có các tế bào gân (ténocyte). Cấu trúc này thay đổi theo tuổi, đặc biệt là tăng dần đường kính của các sợi collagen, điều đó bao hàm sự tăng độ cứng và sự mất tính đàn hồi của tổ chức gân.
Các công trình nghiên cứu thực nghiệm trên động vật về vấn đề thích nghi trong tập luyện đã chứng minh rằng trong quá trình tập luyện, tổ chức gân được tăng cường sự dẻo dai và có giảm phần nào tính đàn hồi nhưng không bị phì đại. Chỉ có ở người, trong giai đoạn đang lớn, khả dĩ có thể bị phì đại tổ chức gân. Một yếu tố khác có vai trò thuận lợi cho sự xuất hiện chứng viêm gân do quá tải (tendinite de surcharge) là: trong quá trình gắng sức, sự tưới máu của gân bị chuyển dòng về phần cơ, gây nên tình trạng cung cấp máu bấp bênh cho gân cơ, trong những trường hợp gắng sức lặp lại quá nhiều.
Những kết quả nghiên cứu trên đã được áp dụng trong bệnh học về gân và cạnh gân (paratendineux) do lao lực của y học thể thao, có thể làm cơ sở giải thích tác dụng của các thủ thuật xoa bóp – nắn chỉnh (Manipulation – massage) trong điều trị bệnh lý cơ học của cột sống, nhất là đối với thoát vị đĩa đệm cột sống thắt lưng. Trong khối cơ lưng, nhất là các nhóm cơ gai, do các nhánh sau của dây thần kinh sống chi phối. Dây thần kinh này bị chèn ép do thoát vị đĩa đệm (TVĐĐ) sẽ tác động trực tiếp tới các cơ gai (cơ liên gai, cơ gai dài) gây co cứng cơ và hạn chế vận động (duỗi, xoay, nghiêng cột sống). Đây chính là cơ sở tác dụng các biện pháp làm mềm cơ (day, vuốt, võ) vùng cơ lưng, góp phần khôi phục lại chức năng bình thường của cột sống.
5. Mối liên quan giữa đĩa đệm và khớp đốt sống
Các khớp đốt sống có ý nghĩa đặc biệt trong chức năng của các đoạn vận động và sự xuất hiện những đau đớn do đĩa đệm.
Những thay đổi về thể tích và chiều cao của khoang gian đốt sống bao giờ cũng gây nên những thay đổi về vị trí của các khớp đốt sống. Các khớp đốt sống là các khớp thực thụ bao gồm các diện khớp là sụn hyalin, bao hoạt dịch, hoạt dịch và bao khớp.
Về chứng đau cột sống trong y văn cho đến nay đã có nhiều cuộc tranh cãi về vai trò, ý nghĩa và mức độ của khớp đốt sống trong di chứng đau này.
M. Lange (1936) đã viết trong một cuốn chuyên khảo riêng rằng những thay đổi vị trí của các gai khớp đốt sống có ý nghĩa trong sự xuất hiện đau lưng.
Những công trình nghiên cứu tiếp của Guntz (1958), Tondury (1947), Emminger (1955), Zukschwerdt (1960), Keller (1959), Brugger (1971) đã mô tả những nếp nhăn của bao hoạt dịch có dạng hình khum như lòng máng xen lấn vào trong khe khớp, dẫn tới những biểu hiện bị mắc kẹt. Cho tới nay những hiểu biết về cấu trúc tổ chức học và sự tổn tại của kiểu “chèn khớp” này vẫn chưa được đầy đủ. Quan niệm của nhiều tác giả về “sự khoá cúng c3» khớp đốt sống” xuất hiện trong những điều kiện nhất định và dược tháo dỡ ra bằng phương pháp “bấm nắn” (manipulation) đặc biệt cũng chưa được thống nhất.
Trong các thực nghiệm về sinh – cơ học của đoạn vận động, Kramer (1973) và Kaschner (1976) đã ghi được những thay đổi của các mặt khớp nhỏ và bao khớp cùng với tất cả những thay đổi khác của đĩa đệm. Những khớp đốt sống là những khớp bản lề chêm, tùy theo mỗi tư thế trong không gian mà nó có những hướng vận động hoàn toàn xác định. Giống như các khớp tứ chỉ, các khớp đốt sống cũng được bao bọc bởi bao khớp được cấu tạo bằng những sợi đàn hồi. Ở bờ điểm khớp trên và dưới có các ngách (recessus) với những độ lớn khác nhau.
Khi chịu trọng tải dọc trục của cột sống với sự nén ép cân đối và giảm chiều cao của khoang gian đốt sống thì sẽ dẫn tới hiện tượng dịch chuyển của diện khớp, theo hướng từ phía đầu tới chân, như kiểu kính tiểm vọng tức là các diện khớp luôn đối lập nhau. Ở tư thế ưỡn lưng và gù lưng, các diện khớp cũng chuyển động theo kiểu như vậy. Phù hợp với vị trí của khớp trong không gian, các đoạn trên cột sống của người thường có 24 đoạn vận động, trong đó có đoạn cao nhất là giữa đốt 1 và đốt 2, đốt 1 và hộp sọ lại không có đĩa đệm. Tên của đĩa đệm được gọi theo tên của những đốt sống lân cận.
Do vị trí của khớp đốt sống ở hướng đứng thẳng dọc, cột sống thắt lưng trong chừng mực nhất định có thể chuyển dịch theo chiều trước – sau mà cũng không gây gãy các mẫu khớp. Trái lại, ở cột sống cổ và cột sống ngực (lưng), sự chuyển dịch đốt sống theo chiều hướng như thế không thể thực hiện được do vị trí nằm ngang (transversal) của các diện khớp ngăn cản.
Kaschner (1976) đã nghiên cứu sự thay đổi hình dạng và vị trí của bao khớp đốt sống thắt lưng trong từng quá trình vận động bằng cách chụp khớp (arthrographie) theo phương pháp thay thế dịch khớp đốt sống với kết quả là trên các tiêu bản khớp đó đã không tìm thấy những bán đĩa khớp hình khum lòng máng hoặc những dạng trung gian giống như bán đĩa khớp (meniscus). Điều đó chứng tỏ rằng bao khớp đốt sống, trước hết trong khi chịu áp lực trọng tải và động tác ưỡn lưng, vận động theo góc xiên (réclination) phải chịu một độ căng kéo mạnh, đồng thời thể tích của khớp lại giảm xuống.
Động tác gù lưng nhẹ với phương pháp giải phóng sự nén ép lên đĩa đệm (kéo dãn và nằm duỗi lưng theo từng độ một) có tác dụng lớn nhất làm mất trọng lực cho các bao khớp và làm tăng độ rộng của khoảng không của khớp, áp lực trọng tải của các điện khớp trong trường hợp này bị giảm.
Những thí nghiệm này đã một lần xác định rằng: đĩa đệm và khớp đốt sống tạo nên một đơn vị chức năng thống nhất, có khả năng chống chọi theo phương cách đàn hồi đối với cả các động lực cơ học mạnh.
Sau khi bị nén ép cân đối hoặc không cân đối cũng như sau bị kéo dãn hoặc vặn, hệ thống này bao giờ cũng trở về lại tư thế xuất phát của nó do đặc tính đàn hồi của đĩa đệm.
Các khớp đốt sống khi bao khớp còn nguyên vẹn sẽ không bị sai khớp hoặc khoá cứng cả trong trường hợp chiều cao của khoang gian đốt sống bị giảm thấp ở mức độ tối đa (mổ lấy bỏ đĩa đệm) hay trường hợp cột sống bị xoắn vặn và xô lệch.
Khi cột sống chịu tác động cơ học mạnh thì thường dẫn đến gãy đốt sống trước hơn là những tổn thương của đĩa đệm và khớp đốt sống.
Sự xuất hiện đau ở khớp đốt sống bao giờ cũng xảy ra khi bao khớp chịu sức căng kéo quá lớn hoặc các điện khớp phải chịu áp lực trọng tải bất thường.
Xuất phát điểm của tình trạng chịu đựng quá mức của khớp đốt sống về chức năng cơ học hầu như bao giờ cũng là do sự chùng lỏng (lokerung) của đĩa đệm, những thay đổi về thể tích hoặc những kết thể không hồi phục (concrétion Irréversible) của đĩa đệm.
Nếu đĩa đệm bị chùng lỏng do chấn thương hoặc do thoái hoá thì tổ chức đĩa đệm sẽ bị mất đi khả năng kìm hãm vận động và giảm chấn động (giảm xóc…). Do đó những vận động của cột sống với biên độ lớn do các cơ thân gây ra không được kiềm chế và hãm lại bót mà cứ truyền hoàn toàn những tác động mạnh đó tới các khớp đốt sống. Từ đó xuất hiện những đau đón các khớp đốt sống rất đặc trưng (xem phần đau khớp đốt sống). Nếu sự chùng lỏng đĩa đệm và những tác động sai (không tượng ứng, không phù hợp, quá mức…) lên khớp đốt sống cứ kéo dài liên tiếp sẽ dẫn đến thoái hoá khớp đốt sống (spondylarthrose). Groher (1977) đã nhận xét rằng thoái hóa khớp đốt sống gặp nhiều ở vùng chuyển tiếp cột sống thắt lưng – cùng của những vận động viên thể thao và cũng cả ở những người trẻ tuổi khác.
Cả những giao động thể tích đĩa đệm mạnh trong thời gian tương đối ngắn cũng có thể gây đau các khớp đốt sống. Nếu áp lực trọng tải vẫn cứ duy trì kéo dài sẽ xuất hiện giảm chiều cao khoang gian đốt sống rõ rệt. Nếu áp lực keo nội đĩa đệm bị giảm, có thể kéo theo giảm thể tích của đĩa đệm tương đối nhanh cho nên buộc khớp đốt sống phải chịu áp lực trọng tải tăng thêm.
Ngược lại, tình trạng mất trọng tải của cột sống kéo dài (như nằm bất động lâu ngày…) và kéo dãn cột sống khi áp lực keo nội đĩa đệm cao sẽ dẫn tới tăng chuyển nhập dịch thể vào khoang trong đĩa đệm và làm tăng khoảng cách giãn đốt sống. Tất nhiên trong hoàn cảnh này, bao khớp đốt sống bị kéo dãn quá mức.
Dãn bao khớp do giao động thể tích đĩa đệm hay do dồn ép khớp còn bị dãn tăng lên nữa do những động tác nhất định của cột sống. Ví dụ như vận động quá ưỡn (hyperlordose).
Nếu đĩa đệm ở trong tình trạng bị kết thế không hồi phục được nữa, ví dụ như thoái hóa xương sụn (ostéochondroee) ở khoang gian đốt sống đã bị mất đi nhiều milimet chiều cao thì vị trí của khớp đốt sống cũng bị thay đổi.
Như vậy trong hoàn cảnh mới chỉ có trọng tải bình thường với vận động theo biên độ sinh lý thôi cũng gây nên đau đớn do sự vượt lên vị trí giới hạn cuối cùng của một bao khớp bị dãn quá mức hay một khớp bị nén ép.
Cũng như tư thế và phạm vi vận động của khớp đốt sống chịu sự chi phối của các quá trình hoạt động ở khoang gian đốt sống, khớp đốt sống cũng có một khả năng tạo nên sự vững chãi nhất định của cả đoạn vận động. Trong phẫu thuật lấy bỏ đĩa đệm theo đường sau – bên với làm hoá cứng đốt sống và đặt những mảnh ghép nối ở cung và gai ngang đốt sống, người ta cũng sử dụng khả năng này.
Ỏ từng đoạn cột sống, khả năng vận động của những diện khớp khác nhau, những tác động qua lại giữa đĩa đệm và khớp đốt sống, mà ở đấy có những quy luật hoạt động riêng.
Về góc thắt lưng – cùng, theo Ferguson (1939) bình thường là 34 độ, nếu góc này lớn hơn thì đoạn cột sống thắt lưng – cùng sẽ không vững. Elbadawy (1982) đã đo góc thắt lưng – cùng của 50 phụ nữ Ai Cập bị đau thắt lưng với kết quả đo được là từ 40 đến 60 độ, trong khi ở nhóm đối chứng (bình thường) chỉ tới 30 đến 40 độ.